undefined

Mimicking Neurotransmitter Release and Long-Term Plasticity by Oxygen Vacancy Migration in a Tunnel Junction Memristor

Julkaisuvuosi

2019

Tekijät

Tan, Hongwei; Bhattacharya, Sayani; Qin, QiHang; Lahtinen, Jouko; van Dijken, Sebastiaan

Tiivistelmä

Activated by action potentials and Ca<sup>2+</sup> ion migration, neurotransmitters in biological synapses are released from vesicles at the presynaptic membrane to the cleft and bonded to receptors on the postsynaptic membrane. The bonded neurotransmitters modify the electrochemical properties of the postsynaptic membrane and, thereby, the synaptic plasticity, which forms the basis for learning, memory, emotion, cognition, and consciousness. Here, the oxygen vacancy transport in Au/SrTiO<sub>3</sub> (STO)/La<sub>0.67</sub>Sr<sub>0.33</sub>MnO<sub>3</sub> (LSMO) tunnel junctions is exploited to mimic neurotransmission processes in an artificial ionic electronic device. Using voltage pulses of varying number, amplitude, and polarity, it is demonstrated that reversible oxygen vacancy migration across the STO/LSMO interface provides stable multilevel resistance switching for octal memory devices and resembles the quantal, stochastic, and excitatory or inhibitory nature of neurotransmitter release dynamics. Moreover, fundamental synaptic behaviors including long‐term potentiation/depression and various types of spike‐timing‐dependent plasticity characteristics are emulated, opening a promising biorealistic approach to the design of neuromorphic devices.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Tan Hongwei Orcid -palvelun logo

Lahtinen Jouko Orcid -palvelun logo

Qin QiHang

Bhattacharya Sayani Orcid -palvelun logo

van Dijken Sebastiaan Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

1

Numero

2

Artikkelinumero

1900036

Sivut

1

Julkaisu­foorumi

88268

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Fysiikka; Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka; Kone- ja valmistustekniikka; Nanoteknologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1002/aisy.201900036

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä